Question

11．半水煤氣是工業(yè)合成氨的原料氣，其主要成分是H₂、CO、CO₂、N₂和H₂O（g）．半水煤氣經(jīng)過(guò)下列步驟轉(zhuǎn)化為合成氨的原料．

完成下列填空：
（1）半水煤氣含有少量硫化氫．將半水煤氣樣品通入硝酸鉛（或硫酸銅）溶液中（填寫(xiě)試劑名稱），出現(xiàn)黑色沉淀，可以證明有硫化氫存在．
（2）半水煤氣在銅催化下實(shí)現(xiàn)CO變換：CO+H₂O$→_{△}^{Cu}$CO₂+H₂，若半水煤氣中V（H₂）：V（CO）：V（N₂）=38：28：22，經(jīng)CO變換后的氣體中：V（H₂）：V（N₂）=3：1．
（3）堿液吸收法是脫除二氧化碳的方法之一．已知：

	Na2CO3	K2CO3
20℃堿液最高濃度（mol/L）	2.0	8.0
堿的價(jià)格（元/kg）	1.25	9.80

若選擇Na₂CO₃堿液作吸收液，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉；缺點(diǎn)是吸收CO₂能力差．如果選擇K₂CO₃堿液作吸收液，用什么方法可以降低成本？堿液循環(huán)使用寫(xiě)出這種方法涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式．2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O
（4）以下是測(cè)定半水煤氣中H₂以及CO的體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)方案．取一定體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的半水煤氣，經(jīng)過(guò)下列實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)定其中H₂以及CO的體積分?jǐn)?shù)．

①選用合適的無(wú)機(jī)試劑分別填入Ⅰ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ方框中．
②該實(shí)驗(yàn)方案中，步驟IV（選填“Ⅳ”或“Ⅴ”）可以確定半水煤氣中H₂的體積分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）可以利用硫化氫與硝酸鉛或硫酸銅等反應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)；
（2）反應(yīng)中氮?dú)怏w積不變，根據(jù)方程式計(jì)算生成氫氣的體積，進(jìn)而計(jì)算CO變換后的氣體中氫氣與氮?dú)怏w積之比；
（3）碳酸鈉比碳酸鉀便宜，但碳酸鈉溶液濃度比碳酸鉀小，吸收二氧化碳的能力差；碳酸鉀吸收二氧化碳生成碳酸氫鉀，加熱碳酸氫鉀可以得到碳酸鉀，再循環(huán)利用；
（4）①半水煤氣中含有二氧化碳，首先利用堿液除去二氧化碳，干燥后再通過(guò)氧化銅反應(yīng)，利用濃硫酸吸收產(chǎn)生的水蒸氣，利用堿液吸收產(chǎn)生的二氧化碳，進(jìn)而計(jì)算體積分?jǐn)?shù)；
②氫氣還原氧化銅生成水蒸氣，濃硫酸吸收水蒸氣．

解答 解：（1）將水煤氣通入硝酸鉛（或硫酸銅）溶液中，出現(xiàn)黑色沉淀，證明含有硫化氫，
故答案為：硝酸鉛（或硫酸銅）；黑色沉淀；
（2）若半水煤氣中V（H₂）：V（CO）：V（N₂）=38：28：22，反應(yīng)中氮?dú)怏w積不變，根據(jù)方程式：CO+H₂O$→_{△}^{Cu}$CO₂+H₂，可知經(jīng)CO變換后的氣體中V（H₂）：V（N₂）=（38+28）：22=3：1，
故答案為：3：1；
（3）碳酸鈉比碳酸鉀價(jià)格便宜，價(jià)廉，但碳酸鈉溶液濃度比碳酸鉀小，吸收二氧化碳的能力差；碳酸鉀吸收二氧化碳生成碳酸氫鉀，加熱碳酸氫鉀可以得到碳酸鉀，再循環(huán)利用，反應(yīng)方程式為：2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：價(jià)廉；吸收CO₂能力差；堿液循環(huán)使用；2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）①半水煤氣中含有二氧化碳，首先利用堿液除去二氧化碳，干燥后再通過(guò)氧化銅反應(yīng)，利用濃硫酸吸收產(chǎn)生的水蒸氣，利用堿液吸收產(chǎn)生的二氧化碳，進(jìn)而計(jì)算體積分?jǐn)?shù)，故流程圖為：，
故答案為：；
②氫氣還原氧化銅生成水蒸氣，濃硫酸吸收水蒸氣，故步驟IV可以確定半水煤氣中H₂的體積分?jǐn)?shù)，
故答案為：IV．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量測(cè)定、氣體檢驗(yàn)、物質(zhì)的分離提純等，注意滲透實(shí)驗(yàn)中經(jīng)濟(jì)性，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查．